Analisis por colocación ortogonal de adsorción de mezclas binarias

Abstract

Para un lecho fijo con control de la fase fluido, se analiza la adsorción de mezclas binarias a través de los perfiles de concentración para el componente fuertemente adsorbido en las fases fluido y sólido como función de los parámetros de tiempo y posición. El balance diferencial de masa expresado en términos de factores adimensionales permite analizar los efectos de equilibrio, capacidad de adsorción y la dinámica de flujo. Se estudió en detalle el sistema acetileno-etileno en un lecho fijo de sílica gel de 40% de porosidad con amplia gama de las condiciones operacionales. El método de cálculo, colocación ortogonal, transforma el balance de derivadas parciales en un sistema de ecuaciones ordinarias integrables por Runge-Kutta de cuarto orden ó el método de Euler. Cabe destacar que al analizar el comportamiento de la concentración como función de tiempo, se presenta una cierta inestabilidad en los resultados durante el rango de 0 a 30 seg en relación al tiempo de adsorción, dependiendo esto de cada posición del lecho en particular. Sin embargo luego de este período, los resultados se ajustan a valores muy aceptables según fundamentos teóricos y experimentales. Este comportamiento se atribuye a factores inherentes al método de cálculo (colocación ortogonal asumiendo geometría planar asimétrica) del cual resultan matrices de las cuales algunos de sus elementos negativos inciden desfavorablemente en el cálculo de las concentraciones. Los resultados también demuestran que la variación de parámetros tales como altura de lecho y velocidad del gas afecta la rapidez de convergencia hacia la concentración inicial (concentración a la entrada del lecho) en las diferentes posiciones y por consiguiente incide también sobre el tipo de computación. No sucede lo mismo con la porosidad del lecho cuya variación no afecta significativamente la convergencia.